降膜流动及膜破裂特性的三维数值模拟

对平板降膜流动进行三维数值模拟,采用VOF模型追踪气液两相界面的变化,揭示了降膜流动的三维特性,小流量下液膜比较平滑,靠近边壁处厚度和速度达到极小值,液膜最易破裂;流量增大,液膜波动幅度变大,三维特性增强。考虑气液之间的相互作用,加入气液剪切力源项,气液同向时,液膜的厚度变薄,流速变大;逆向气流作用时,液膜受到气流拉扯,表面流速减小。通过大量数值实验拟合出液膜厚度的关联式并与众多学者的结果做了比较,验证了数值模拟的可行性。     

外波纹管管外降膜流动过程液膜厚度及速度分布特性

针对外波纹管管外降膜流动过程,采用实验结合数值模拟的方法,考察了液体喷淋密度、管间距和管径变化对液膜厚度周向分布的影响,并与光滑管进行了比较,同时分析了外波纹管管外液膜速度分布特性。结果表明:光滑管外液膜厚度由上至下沿周向呈先减小、后增加的趋势,在90°～120°之间液膜最薄;外波纹管去除波纹间凹槽内的液体后,波纹外的液膜厚度数值及其周向分布规律与相同直径的光滑管相似,周向平均液膜厚度随着液体喷淋密度的增加、管间距及管径的减小而增大;液膜沿周向分布的均匀程度及流动速度大小均与液膜厚度有关,波纹外液膜沿周向分布的不均匀性随着液膜厚度的增加而增加,气液界面处的液体速度沿周向分布规律与液膜厚度分布规律相反;相邻两波峰间凹槽内的液体存在局部循环流动。     

格子Boltzmann方法的竖壁汽液降膜数值研究

对原有的格子Boltzmann伪势模型进行了改进,提出表面张力可调的伪势模型,并基于改进后的伪势两相模型在二维条件下模拟了雷诺数为5、10和20时竖壁降膜的流动,进一步研究了液膜在入口处存在正弦扰动时的流动特性,分析了入口扰动和表面张力作用对液膜稳态波动的影响,总结了液膜稳态波动的规律.结果表明:数值计算得到的流形拓扑及波动特征与实验结论能较好地吻合,表明伪势模型能够较为真实地反映降膜流动的物理过程.     

沿垂直壁面气-液降膜流动传质过程的数值研究

在考虑气-液两相间质量源项和能量源项的条件下,基于VOF算法,建立了水和空气沿竖直平板壁面两相降膜流动传热传质的CFD模型。利用该模型研究了水和空气两相间的传质特性,分析了液膜波动、进气进液速度以及温度对传质的影响,计算结果表明:一定程度的液膜波动、进气速度和进液速度的提高、气-液之间的温差的增加,都能强化气-液之间的传质过程。     

MVR降膜蒸发器液膜流动特性数值模拟

随着能源价格的上涨,蒸发浓缩过程的节能降耗工作显得非常重要。MVR技术节能潜力巨大,将成为蒸发浓缩技术发展的方向。利用传热学及流体力学的基本理论,在进行合理简化的基础上,建立了适用于降膜蒸发器竖管内蒸发过程的传热模型,模型同时考虑了重力和二次蒸汽剪切力的影响。利用VB语言开发了用于计算蒸发器降膜蒸发管流动状态、传热特性的应用软件。利用所开发的软件定量分析了液膜厚度、传热系数等参数沿蒸发管流动方向的变化规律,比较了两种模型对计算结果的影响。     

水平管降膜蒸发器管外液膜的数值模拟

对水平管降膜蒸发器管外液体的成膜情况进行了数值模拟,分析了喷淋密度、管径大小、周向角度等参数对管外液膜厚度及分布的影响,并与相关实验数据进行了比较.结果表明:在喷淋密度一定时,管外液膜厚度在管顶和管底区域较大,在周向120°附近最小;管壁表面的液膜厚度随着喷淋密度的减小而减小,当喷淋密度减小到一定程度时,管壁表面出现了局部"干斑"现象;在喷淋密度一定时,管壁液膜厚度随管径的增大而减小.     

基于水平圆管外加装排液板降膜流动的数值模拟

为了研究排液板对水平圆管外降膜流动与传热的影响,建立了水平圆管底部加装排液板的物理模型,采用流体体积函数(VOF)模型对其管外降膜流动进行了数值模拟,并将数值模拟结果与文献中的实验数据进行了对比.结果表明:加装排液板的水平圆管的平均液膜厚度比未加装排液板的水平圆管薄,管壁局部Nu大,排液板起到加速排液及减薄液膜的作用,有利于强化传热;排液板高度越大,管外同一周向角位置处的液膜厚度越薄,管壁局部Nu越大;排液板厚度较小或者较大都不能有效发挥加速排液的作用.     

水平管外降膜蒸发传热特性的数值模拟

为深入研究液膜内的微观传热机理,对水平管外降膜蒸发的传热特性进行了数值模拟,获得了液膜厚度、液膜流动速度和传热系数等热力参数在液膜内的分布特性。通过与实验数据的对比验证了数学模型的准确性。研究结果表明:在饱和蒸发温度62℃、传热温差2.8℃、管外径25.4mm和液膜入口速度0.071~0.15 m/s条件下,沿圆周方向,液膜厚度减小,传热系数增加,直至达到液膜热力发展区,膜厚和传热系数趋于稳定;受液膜内温度变化的影响,液膜内的粘度、表面张力和导热系数的变化对液膜传热特性产生显著影响。     

非能动安全壳竖直平板降膜流动特性数值模拟

核电安全日益受到关注,非能动系统作为第三代核电系统具有很高的安全性。采用FLUENT流体体积分数(volume of fraction,VOF)模型和k-ε湍流模型对非能动安全壳冷却系统(passive containment cooling system,PCCS)三维平板降膜流动进行数值模拟。结果表明:1)在降膜过程中有波动现象,最终波动趋于平缓;2)水与空气逆流流动过程中发生轻微的液滴夹带;3)降膜流动受重力、表面张力与壁面黏滞力共同作用,液膜厚度沿横向分布均匀,沿高度方向平均液膜厚度越来越小,并且受进口水流速度与入口宽度影响,水流量一定时增加进口水流速度与入口宽度,平均液膜厚度增大,空气入口流速对水膜厚度影响相对较小。     

气液降膜流动传热传质研究的综述

气液降膜是工业中常见的传热传质过程,在很多领域中有着广泛的应用,在湿空气透平（HAT）循环的主要部件饱和器中,也有着重要的意义。本文回顾了降膜分别在气体剪切力下以及由界面相变引起的热非平衡状态下的流动稳定性及传热传质的发展现状和研究进展,总结了气液降膜流动已有的理论和实验结果,并展望了气液降膜流动技术的发展前景。     

竖直平板上层流降液膜表面波特性的实验研究

基于自主设计的平板降液膜流动实验台,分析了层流状态下竖直平壁上表面波在空间域和时间域上的演化过程,利用高速摄像机阴影成像法在Re为600~1 300下,对表面波形态、波速和频率等流动特性进行了实验研究,并在实验测量的基础上结合Matlab图像处理深入分析了表面波波速和频率等统计特征.结果表明:孤立波波速与Re具有线性正相关性,波速的变化范围也随Re的增大而增大,而孤立波频率与Re和沿程距离呈弱相关;通过Matlab编程得到实验中孤立波频率在7~13Hz内波动.     

下降液膜受热流动与换热的实验研究

对竖壁下降液膜受热时的流动换热特性进行了实验研究,观察了液膜的破裂,由实验结果得到了破裂及换热的拟合关联式。     

Mathematical Simulation of Lithium Bromide Solution Laminar Falling Film Evaporation in Vertical Tube

For utilization of the residual heat of flue gas to drive the absorption chillers,a lithium-bromide falling film in vertical tube type generator is presented.A mathematical model was developed to simulate the heat and mass coupled problem of laminar falling film evaporation in vertical tube.In the model,the factor of mass transfer was taken into account in heat transfer performance calculation.The temperature and concentration fields were calculated.Some tests were conducted for the factors such as Re numbe...     

自由表面摩擦和蒸发对过冷下降液膜传热的影响

从理论上对下降液膜在自由表面上存在反向剪切力和蒸发散热情况下的换热特性进行了分析,得到了膜厚、换热系数的无量纲关系式,讨论了剪切力、液膜雷诺数、壁面热流、蒸发率对流动和传热的影响。     

水平外波纹管降膜管间流型转变

相比于光管,外波纹管的壁面凹凸结构可增加换热面积,从而提高水平管降膜蒸发器的传热特性。准确预测溶液管间流型是提高传热传质性能的关键步骤。建立了水平管降膜实验装置,研究管间距、溶液浓度、管型对降膜流动过程管间流型转变的影响。结果表明:随着雷诺数(Re)的增加,管间流动形态依次出现滴状流、滴柱状流、柱状流和柱片状流和片状流;对于每一种流型转变所对应的Re,外波纹管明显低于光管,并随管间距的增大而增大,随NaCl溶液质量分数的增大而减小;相较于光管,两种外波纹管更易在较低Re下获得各稳定流型。流型转变边界可以通过流体Re与伽利略数(Ga)之间的函数关系式描述。通过拟合实验数据,得到了3种管的流型转变关系式。